KR100437916B1 - 가동부재용잼방지기능을가진변위구동장치 - Google Patents

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Abstract

특히, 자동차의 창문 또는 이동식 지붕과 같은 가동부재용 잼 방지기능을 가진 변위구동장치에 있어서, 운동 에너지를 낮추기 위한 정해진 변위범위(x2-x1)에서 예정된 탄성율을 얻기 위해서 구동장치의 회전수 또는 속도 감소가 이루어진다. "폐쇄된" 위치(x0)에 도달하기 전 예정된 범위(x2-x1) 내에서 구동장치의 회전수(n) 및/또는 출력(P)이 선형으로 강하된다. 최소회전수(nmin) 또는 최소출력(Pmin) 까지의 강하가 정해진 위치범위(10) 내에서 일어난다. 이 최소회전수 또는 최소출력은 "폐쇄된" 위치(x0) 전에 정해진 위치(x3)에서 도달되며, 실질적으로 일정하다. 상이한 공급출력(Pmax, P2, P1)에 따라 예컨대 선형강하는, 강하가 일어나는 일정 위치 범위의 길이가 일정한 경우, 상이한 기울기의 직선(12, 13, 14)을 따라 일어난다.

Description

가동부재용 잼 방지 기능을 가진 변위구동장치
독일 공개특허 DE 37 36 400 A1에 공지된 상기 방식의 변위구동장치에서는 운동 에너지를 낮추기 위한 정해진 변위범위에서 예정된 탄성율을 얻기 위해 구동장치의 회전수 또는 속도감소가 이루어진다. 가동부재는 구동 모터에 의해, 가동 부재와 고정 부재 사이에 이물질이 낄 수 있는 잼 위험구역을 지나 이동된다. 신호처리시의 불가피한 지연 및 기계적으로 이동되는 부재의 관성으로 인해 잼 방지 기능을 하는 안전장치에도 불구하고 가동부재와 고정 부재 사이에 이물질이 낄 수 있다. 이것을 피하기 위해 이 공지의 변위구동장치에서는 가동부재가 잼 위험구역에서 폐쇄될 때 변위 속도가 감소되게 하고 있다. 그때 실제의 잼 방지기능은 경우에 따라 가동부재를 즉시 정지시키고 또한 경우에 따라서는 이동방향을 역전시킬 수 있다.
이 공지의 변위구동장치에서는, 속도감소가 단계적으로 일어나고, 즉 동작이 고단으로부터 폐쇄 속도의 저단으로 한 단계로 전환된다. 그럼으로써 급격하게 행해지는 이 저속전환의 경우에는 잼 방지 기능이 잘못 반응을 하고 다른 한편으로는그로 인해 폐쇄기간이 연장된다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 특히, 자동차의 유리창 및 이동식 지붕과 같은 가동부재용 잼 방지 기능을 가진 변위구동장치에 관한 것이다.
도 1은, 속도의 변동이 상이한 경우 일정한 위치범위에 걸쳐 선형적으로 속도강하가 일어나는, 잼 방지기능을 가진 본 발명에 의한 변위구동장치의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한 도표.
도 2는, 속도의 변동이 일정한 경우 가변 위치범위에 걸쳐 선형적으로 속도강하가 일어나는, 잼 방지기능을 가진 본 발명에 의한 변위구동장치의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 도표.
청구항 1항의 특징을 가진, 잼 방지기능을 가진 본 발명에 의한 변위구동장치는 최적화된 폐쇄시간과 동시에 높은 속도로부터 정해진 낮은 폐쇄속도로 연속적인 전이의 이점을 갖는다. 재 방지 기능의 잘못된 반응은 확실하게 방지될 수 있다.
본 발명에 따라 상기 이점은 원칙적으로, "폐쇄된" 위치에 도달하기 전 예정된 범위 내에서 구동장치의 회전수 및/또는 출력이 예정된 함수관계에 따라 강하되며, 그 강하는 정해진 위치범위 내에서 최소회전수 또는 최소출력까지 일어나며, 이 최소회전수 또는 최소출력은 "폐쇄된" 위치 전에 정해진 위치에서 얻어지며, 최소회전수 및 최소출력은 실질적으로 일정하게 함으로써 달성된다. 구동장치의 회전수 및/또는 출력의 강하는 임의의 선정가능한 함수관계에 따라 이루어질 수 있다. 그럼으로써 유연한 전이가 실현될 수 있다.
추가의 청구범위에 기재된 조치에 의해 청구항 1에 제시된 장치의 유리한 추가양태 및 개선예가 얻어질 수 있다. 본 발명에 의한 변위구동장치의 유리한 실시예에서는 회전수 강하가 선형적으로 일어난다. 지지점 결정을 위한 비용은 적다.
추가의 본 발명에 의한 실시예는 지수함수에 의한 강하에 기초를 두고 있다. 그럼으로써 급격한 회전수 및/또는 출력 변화가 방지될 수 있다.
본 발명의 특히 유리한 실시예에 따라, 강하는 예정된 함수관계에 따라 일정한 위치범위에 걸쳐 최소회전수 및 최소출력까지 일어나고, 강하속도들은 실제의공급출력, 특히 공급전압에 따라 변한다.
본 발명의 특히 유리한 추가의 변형실시예에 따라, 강하는 가변의 위치범위에 걸쳐 최소회전수 및 최소출력까지 일어나고, 그 출발점은 각각의 실제의 공급출력, 특히 공급전압에 따라 변한다.
특히, 바람직한 본 발명의 실시예에서 필요한 최소회전수 또는 최소출력은, 특히 온도 및 습도와 같은 모든 조건하에서도 충분히 높은 폐쇄력이 보장될 수 있도록 경험적으로 결정된다.
본 발명의 유리한 양태에 있어서, 바람직한 전기 구동장치의 회전수 또는 출력의 제어는 반도체소자, 특히 가변 펄스-포우즈-비를 가진 선형 제어기 또는 클록 펄스 제어기에 의해 행해진다.
본 발명의 특히 바람직한 추가양태에 있어, 변위구동장치는 "폐쇄된" 위치에 있는 고정 스토퍼와 이동된 부재 사이에 이물질의 잼을 방지하기 위한 회로와 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 추가양태의 바람직한 한 실시예에 따라, 잼 과정에 의한 회전수 강하의 계산시에 구동 장치의 회전수 및/또는 출력의 주어진 함수관계에 따른 기지의 강하 기울기가 보정 팩터로서 사용될 수 있다.
상기 실시예의 특히 적합한 양태에 있어서, 보정을 위해 적응성 기억장치가 배치되고, 거기에는 회전수 및/또는 출력의 제어된 강하가 미미한 감속으로서 기억된다.
본 발명에 의한 변위구동장치의 추가의 유리한 양태에 따라, 잼 방지기능에대한 평가를 개선하기 위해 위치 감지 분해도가 2개의 홀 센서들 사이에 EXOR 소자를 사용함에 의해 및/또는 다중 분극 자석링의 사용에 의해 개선된다.
본 발명의 추가의 유리한 실시예에서는, 회전수 및/또는 출력은 대단히 작은 내부 폭, 예컨대 4 mm 이하의 폭에 도달했을 때에는 특히 고무 시일의 영역에서 최대 폐쇄력을 얻기 위해 가능한 최대값으로 상승될 수 있다. 본 발명을 도면에 도시된 다수의 실시예를 참고로 이하의 기재에서 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 변위구동장치는 예정된 함수관계에 따라 회전수 및/또는 출력이 강하하는 것이 특징이다.
이 예정된 함수관계는 연속적인 또는 이산적인 수학적 함수의 전체 스펙트럼을 포함한다. 나중에 실시예를 참고로, 설명되는 선형 곡선 외에 e 함수에 따른 강하가 제공될 수 있다. 이로 인해, 두 회전수 단계 및/또는 출력 단계 사이에서의 유연한 전이를 보장하는 가속과정과 제동과정이 실현된다. 이것은, 사인, 코사인,또는 탄젠트 함수 및 그 역함수에 따른 강하에 의해 달성될 수 있다. n차 다항식도 또한 급격한 전이를 방지하고 그럼으로써 유리창의 잼 위험이 감소될 수 있다. 여기에 기재된 함수관계에 대한 대표적인 것으로서 선형 강하에 대한 실시예가 도시되어 있다. 이것에 관한 설명은 임의의 함수에 적용될 수 있다.
도 1에는 잼 방지기능을 가진 본 발명에 따른 변위 구동장치의 제 1 실시예의 속도프로파일이 다이어그램으로 도시되어 있다. 이 실시예에서는 이동된 부재의 속도 또는 사용된 모터, 바람직하게는 전기모터의 회전수(n)의 변동이 상이한 경우 일정한 위치 범위(10)에 걸쳐 선형 속도강하가 일어나고 있다. 종축에는 변위구동장치의 출력(P) 또는 회전수(n)가 도시되어 있다. 횡축에는, 구동된 가동부재가 본발명의 범주에 중요한, 잼 위험구역에서, 굵은 수직선(11)으로 표시된 "폐쇄" 위치의 고정 스토퍼에 까지, 즉 위치(x0)까지 이동된 거리(x)가 도시되어있다.
실시예에 따라 출력(P) 또는 회전수(n)는 일정한 위치범위에서, 즉 (x4)와 (X3) 사이에서 "폐쇄"위치(x0)에 도달하기까지 선형으로 최소치(Pmin) 또는 (nmin)로 강하한다. 따라서 최소치에 도달되어야 하는 위치(x3)까지 일종의 목표감속이 일어난다. 그 후 상기 최소값은 "폐쇄"위치에 도달할 때까지 일정하게 유지된다. 상기 값은 (x0)에 확실히 도달할 수 있을 만한 크기이다. 이 최소치는 본 발명이 사용되는 모든 시스템에서 각각의 상황을 고려하여 경험적으로 결정된다. 이 최소치는 모든 상황하에서, 즉 예컨대 상이한 온도 및 습도의 고려 하에 "폐쇄"위치(x0)에 확실히 도달될 수 있는 크기로 정해진다.
도 1에 도시된 실시예의 경우, 속도강하가 일어나는 일정한 위치범위(10)는 일정한 길이(x4 - x3)를 갖고 출력(P) 및/또는 회전수(n)의 강하는 직선(12, 13, 14)에 따라 상이한 기울기로 일어난다. 선형 강하는 일정한 위치, 즉 (x3)에 도달하면 종료한다. 그때는 출력 최소치(Pmin) 및/또는 회전수 최소치(nmin)에 도달한다. 직선(12)의 경우에는 기울기가 최대이고 따라서 출력감소 또는 회전수감소의 강하속도도 또한 최대이다. 이 직선(12)은 최대출력(Pmax)의 위치(x4)에서 시작되고 이 최대출력은 자동차의 경우 배터리의 최대 공급전압에 상응할 수 있다. 직선(13)에서는 기울기가 직선(12)에서 보다 작고 따라서 출력감소 또는 회전수 감소의 강하속도도 더 작다. 이 직선(13)은 위치(x4)에서 보다 작은 출력(P2)으로부터 시작하고 그 출력은 예컨대 자동차의 경우 최대치 미만인 배터리의 공급전압에 상응할 수 있다. 직선(14)에서는 기울기가 보다 작고 출력감소 또는 회전수 감소의 강하속도도 더욱 작다. 이 직선(14)도 위치(x4)에서 출력(P1)으로부터 출발하지만 상기 출력은 예컨대 자동차에서 더욱 낮은 배터리 공급전압에 해당한다. 최소출력(Pmin)은 최소 허용 공급전압과 관련될 수 있다. 따라서 선형 강하는 실제 공급출력과는 관계없이 항상 일정한 위치, 즉 (x4)에서 시작한다. 고정위치, 즉 (x3)에서 강하는 최소치로 종료한다. 이 실시예에서는 상이한 실제 공급출력이 직선들(12, 13, 14)의 상이한 기울기, 즉 강하의 가변 변동 속도에 의해 고려되고 있다.
도 2에 도시된 다이어그램에 대한 실시예의 경우에는 일정한 위치범위(10), 즉 위치(x4)와 (x3) 사이에서 가변 강하구간에 걸쳐 최소회전수(nmin) 또는 최소출력(Pmin)까지 선형 강하가 일어나는데, 그 출발점은 실제 공급출력, 특히 공급전압에 따라 다르다. 직선(24)의 기울기는 일정한데 이것은 강하의 일정한 변동 속도에 해당한다. 상이한 높은 공급출력, 특히 차량 배터리의 공급전압에 따라 각 강하개시에 대한 출발점은 상이하다. 위치(x3)에서 강하가 종료되기 때문에 최대 공급출력(Pmax)의 경우 20으로 표시된 강하구간이 가장 길다. 보다 작은 출력(P2)에 대응하는 강하구간(21)은 보다 짧다. P2 보다 더 작은 공급전압(P1)에 해당하는 22로 표시된 강하구간는 더욱 짧다. 이 실시예에서는 강하의 변화율이 일정한 경우 강하구간(20, 21, 22)의 가변 길이에 의한 상이한 실제 공급출력이 고려된다.
본 발명에 따라 형성된 변위구동장치는 이동부재와 도면에서 11로 표시된 "폐쇄"위치(x0)의 고정 스토퍼 사이에 이물질이 잼되는 것을 방지하기 위한 회로와 함께 사용된다. 본 발명에 따른 강하에 의해 주어지는 강하 속도는 잼 과정의 경우 야기되는 속도보다 낮다. 그리하여 폐쇄과정이 즉각 중지되거나 경우에 따라서는 회전방향이 역전되는 실제 잼 방지기능은 실질적으로 영향받지 않는다. 강하의 직선 기울기는 알려져 있기 때문에, 이것은 잼 과정에 의한 회전수 강하의 계산시 상응하는 보정값을 이용해서 고려될 수 있다. 보정을 위해 적응성 기억장치가 제공되는데 거기에는 스스로 학습된 시스템의 감속이 기억된다. 본 발명에 따른 출력 및/또는 회전수의 선형제어된 강하는 이 경우에는 미미한 감속으로서 기억되고 저장된다. 거기에 반해 잼에 의한 회전수 강하의 계산시에는 잼 방지 기능으로부터 선형 회전수강하가 계산된다.
본 발명에 따른 변위구동장치에서는 유리한 실시예에 따라 회전수 또는 출력의 제어가, 특히 가변의 펄스-포우즈-비를 가진 선형제어기 또는 클록 펄스제어기의 형태의 반도체소자에 의해 실행된다. 구동모터로서는 그 경우 바람직하게는 전기 구동모터가 사용된다.
본 발명의 추가의 양태에서는 위치 감지시 증가된 분해도를 사용함으로써 잼 방지 평가의 부가적 개선이 달성될 수 있다. 이것은, 90°위상차를 가진 모터축의 위치신호를 발신하는 두 개의 홀 센서 사이에 EXOR 소자를 사용함으로써 실현되는데, 이에 의해 위치정확도가 2배로 될 수 있다. 그러나 이것은 다중 분극 자석링과 함께 또는 대안으로서 그 자석링에 의해 이루어질 수도 있다.
본 발명에 의한 변위구동장치는 특히 자동차의 유리창 및 이동식 지붕의 개폐에 이용된다. 그 경우 도 1 및 2에 주어진 위치값들은 "폐쇄"위치 전방으로 x4500 mm, x350 mm, x225 mm 및 x14 mm일 수 있다. 약 25 mm를 갖는 위치(x2)는 많은 용도에서 어떤 경우에나 운동에너지가, 잼의 힘이 일정한 값을 하회할 정도의, 예컨대 탄성율이 65 N/mm인 탄성봉에서 측정할 때 100 N 미만이 될 정도의 아주 신뢰할 만한 낮은 값으로 감소되어야 하는 그 값을 의미한다. 이런 이유로 위치(x3)에 대한 값은 약 50 mm로 선정되므로, 회전수 및/또는 출력의 강하가 예정된 한계치의 경우 가장 불리한 조건하의 어떤 경우에서도 최소치에 도달된다. 내부 폭, 즉, 고무 시일 영역에서 위치(x1)와 위치(x0) 사이의 거리가 약 4mm 미만일 때 출력(P) 또는 회전수(n)는 다시 최대 폐쇄력을 얻기 위해 전출력으로 상승된다. 이것이 두 도면에서 번호(15, 16, 17)로 표시되어 있는데, 이것들은 각각 실제의 출력(Pmax, P2 및 P1)에 대응 할당되어 있다.
본 발명에 따라 예정된 함수관계에 따라, 변위구동장치의 속도가 출력 및 회전수의 최소치로 강하하기 때문에, 변동 속도가 알려질 수 있고 예견 가능하다. 이 강하는, 일정한 범위에 걸쳐 공급출력에 대응하는 가변 기울기로 또는 공급출력에 대응하는 가변길이나 지속 시간으로 일어난다. 모든 경우 감소가 목표점까지 최적화된 방식으로 최소치까지 이루어진다. 본 발명에 따라 행해진 출력 및/또는 회전수의 강하에 의해 야기되는 회전수변동은 잼 과정에 의한 것에 비해 작다. 따라서 잼 방지를 위한 회로와 조합하는 경우에는, 알려진 변동 속도로 인해 잼 방지기능이 실질적으로 그것에 의해 영향받지 않고 최상으로 또한 독립적으로 이루어져야 한다는 전제 조건이 주어진다.

Claims (11)

  1. 운동 에너지를 낮추기 위한 정해진 변위범위(x2-x1)에서 예정된 탄성율을 얻기 위해 구동장치의 회전수 또는 속도 감소가 이루어지는, 특히 자동차의 창문 또는 이동식 지붕과 같은 가동부재용 잼 방지기능을 가진 변위구동장치에 있어서,
    "폐쇄된" 위치(x0)에 도달하기 전 예정된 범위(x2-x1) 내에서 구동장치의 회전수(n) 및 출력(P)이 예정된 함수관계에 따라 강하되며, 상기 강하는 정해진 위치범위(10) 내에서 최소회전수(nmin)까지 일어나며, 상기 최소회전수 또는 최소출력은 "폐쇄된" 위치(x0) 전에 정해진 위치(x3)에서 도달되며, 최소회전수 또는 최소출력은 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 가동부재용 잼 방지기능을 가진 변위구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 강하가 예정된 함수관계에 따라 일정한 위치범위(10)에 걸쳐 최소회전수 또는 최소출력까지 일어나고, 강하속도(12, 13, 14)는 실제의 공급출력(Pmax, P2, P1) 특히, 공급전압에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 강하가 예정된 함수관계에 따라 가변 위치범위(20, 21, 22)에 걸쳐 최소회전수(nmin) 또는 최소출력(Pmin)까지 일어나고, 그 출발점은 각각의 실제의 공급출력(Pmax, P2, P1) 특히, 공급전압에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강하가 선형적으로 일어나는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  5. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강하가 지수함수의 곡선을 따라 일어나는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  6. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 필요한 최소회전수(nmin) 또는 최소출력(Pmin)은 특히, 온도 및 습도와 같은 모든 조건하에서도 충분히 높은 폐쇄력이 보장될 수 있도록 경험적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  7. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 전기 구동장치의 회전수(n) 및 출력(P)의 제어는 반도체소자 특히, 가변 펄스-포우즈-비를 가진 선형 제어기 또는 클록 펄스 제어기에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  8. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 변위구동장치가 가동부재와 "폐쇄된" 위치에 있는 고정 스토퍼(11) 사이에 이물질이 잼되는 것을 방지하기 위한회로와 함께 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  9. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 잼 과정에 의한 회전수 강하의 계산시에는 구동장치의 회전수(n) 또는 출력(P)의 예정된 함수 관계에 따른 기지의 강하 기울기(12, 13, 14, 24)가 보정 팩터로서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 보정을 위해 적응성 기억장치가 제공되고, 거기에는 회전수(n) 또는 출력(P)의 제어된 강하가 미미한 감속으로서 기억되는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
  11. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 회전수(n) 또는 출력(P)은 대단히 작은 내부 폭, 예컨대 4 mm 이하의 폭에 도달했을 때에는 특히, 밀봉고무의 영역에서 최대 폐쇄력을 얻기 위해 가능한 최대값으로 상승될 수 있는 것을 특징으로 하는 변위구동장치.
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